[发明专利]一种微纳机器人定位追踪方法及装置

说明书

本发明提供了一种微纳机器人定位追踪方法及装置，通过获取微纳机器人承载荧光激发光源激发出的光信号对应的光场数字图像，将所述光场数字图像拆分为多个光场子孔径图像，计算各个光场子孔径图像处于不同深度下的重聚焦图像，根据重聚焦图像得到所述微纳机器人当前所在的三维空间位置信息，重复上述获取光场数字图像至得到微纳机器人的三维空间位置信息的步骤，得到微纳机器人的运动轨迹。本发明将荧光显微成像技术与光场成像技术相结合，以数字图像处理方法进行解码并获取微纳机器人的位置信息，在保留了荧光显微成像高精度优势的同时扩展了纵向的成像范围，满足了成像分辨率和成像范围同步提高的需求。

技术领域

本发明涉及微纳机器人技术领域，尤其涉及的是一种微纳机器人定位追踪方法及装置。

背景技术

近年来，微纳机器人相关技术取得了很大的进展，并被广泛地研究和应用到如血管疏通、药物递送等领域。微纳机器人需要在其工作环境中通过运动来发挥作用，因此，对于微纳机器人运动的定位追踪技术对整个微纳机器人领域的研究至关重要。

在微纳机器人定位追踪方面，以磁共振成像、CT、超声成像等为代表的现有医学成像技术应用较为广泛。上述技术可以提供在较大成像范围，包括横向成像视场和纵向成像深度下的微纳机器人定位追踪，然而，上述技术无法提供较高的成像分辨率，在应对体型较小的机器人个体和复杂的机器人运动时无法实现足够的精度，因此，微纳机器人定位追踪中成像范围和成像分辨率之间的平衡是亟待解决的问题。

因此，现有技术还有待改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种微纳机器人定位追踪方法及装置，旨在解决现有技术中对微纳机器人定位追踪时成像范围提高的同时无法实现较高成像分辨率的问题。

本发明解决问题所采用的技术方案如下：

第一方面，本实施例公开了一种微纳机器人定位追踪方法，其中，包括：

获取微纳机器人承载荧光激发光源激发出的光信号对应的光场数字图像；

将所述光场数字图像拆分为多个光场子孔径图像；

计算各个光场子孔径图像处于不同深度下的重聚焦图像；

根据所述重聚焦图像得到所述微纳机器人当前所在的三维空间位置信息；

重复上述获取所述光场数字图像至所述根据各个重聚焦图像得到微纳机器人的三维空间位置信息的步骤，得到所述微纳机器人的运动轨迹。

可选的，所述将所述光场数字图像拆分为多个光场子孔径图像的步骤包括：

获取单个透镜单元下面阵探测器像素的行数m和列数n；其中，m和n为大于0的整数；

将所述光场数字图像拆分为m×n幅光场子孔径图像。

可选的，所述计算各个光场子孔径图像处于不同深度下的重聚焦图像的步骤包括：

按照预设重聚焦深度值和预设深度值递增步长对各个光场子孔径图像进行像素平移，得到各个光场子孔径图像对应的平移孔径图像；

对像素平移后得到各个平移孔径图像进行叠加，得到所述预设重聚焦深度值下所述光场子孔径图像对应的所述重聚焦图像。

可选的，所述根据所述重聚焦图像得到所述微纳机器人当前所在的三维空间位置信息的步骤包括：

根据所述重聚焦图像对应的清晰度确定出所述微纳机器人的纵向位置信息；

对清晰度为最大值的重聚焦图像做边缘提取并计算连通域质心位置，得到所述微纳机器人的横向位置信息；

根据所述纵向位置信息和所述横向位置信息得到所述微纳机器人的三维空间位置信息。